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micro:bit Lab.【マイクロビット】

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8つのサーボモーターで自在に動く
11-7

LEGO四脚ロボット(8サーボ型)

2020-04-102020-04-22

micro:bitを使ったプログラミングで、前進・後進・回転などの歩行動作が可能なLEGO四脚ロボット(8サーボ型)です。本記事では、LEGO四脚ロボット(8サーボ型)の組み立て方法を紹介します。

11-7-1.LEGO四脚ロボット(8サーボ型)

LEGO四脚ロボット(8サーボ型)

LEGO四脚ロボット(8サーボ型)は、多脚ロボットの一つで、四つの脚を使って歩行動作します。一つの脚に、二つの関節があり、それぞれ水平方向への回転と上下の動作を行います。関節の動きは、サーボモーターによって再現され、合計8つのサーボモーターを搭載しています。

四つの脚を制御することで、前後への歩行動作、その場での回転動作などを行うことができます。また、ボディを前後左右へ傾けたり、手(脚?)を振るような動作もプログラミングすることができます。

LEGOテクニック(Technic)ブロック

LEGO四脚ロボット(8サーボ型)は、LEGOブロックを使って組み立てます。一般的な基本ブロックとは異なり、よりメカニカルなモデルを作ることができる「テクニック(Technic)」と呼ばれるブロックを主に使用します。ブロックの総数は、およそ170個です。

図11-7-1-1.完成したLEGO四脚ロボット(8サーボ型)
図11-7-1-1.完成したLEGO四脚ロボット(8サーボ型)

programmable building block servo(Geekservo)

LEGO四脚ロボットの歩行させるために、LEGOに接続可能なサーボモーター(Geekservo)を使用します。角度を指定することによって、出力軸を指定角度まで回転してその位置を保持します。このサーボモーターの可動範囲は、0度~270度です。なお、Geekservoは「11-2.Super:bitに接続できる2種類のモーター」で詳しく紹介しています。

図11-7-1-2.programmable building block servo(Geekservo)
図11-7-1-2.programmable building block servo(Geekservo)

LEGOに接続可能な2種類のモーター

プログラム可能なビルディングブロックギアサーボおよびモーターのセット。

micro:bitと拡張ボード「Super:bit expansion board」

LEGO四脚ロボット(8サーボ型)の制御には、micro:bitと拡張ボード「Super:bit expansion board」を使用します。この拡張ボードは、基板上に18650型充電池を搭載しているので、micro:bitへの給電とサーボモーターを駆動することができます。また、あらかじめLEGO接続用の穴が開いているので、無加工でLEGOに取り付けられます。詳しくは「11-1.Super:bitとLEGOを接続する」で紹介しています。

図11-7-1-3.拡張ボード「Super:bit expansion board」
図11-7-1-3.拡張ボード「Super:bit expansion board」

脚の動き

図11-7-1-4は、LEGO四脚ロボット(8サーボ型)の初期状態です。

図11-7-1-4.初期状態
図11-7-1-4.初期状態

図11-7-1-5は、黄色のパーツを90度回転させて、立ち上がった状態(閉脚)です。

図11-7-1-5.立ち上がった状態(閉脚)
図11-7-1-5.立ち上がった状態

図11-7-1-6は、さらに脚全体を水平方向へ90度回転させた状態(開脚)です。

図11-7-1-6.立ち上がった状態(開脚)
図11-7-1-6.立ち上がった状態(開脚)

11-7-2.準備するパーツ

LEGO四脚ロボット(8サーボ型)

LEGO四脚ロボット(8サーボ型)の組み立てに必要なLEGOブロックのパーツとサーボモーター(8個)です。この他に、micro:bitと拡張ボード「Super:bit expansion board」を用意します。

図11-7-2-1.LEGO四脚ロボット(8サーボ型)の組み立てに必要なLEGOブロックとサーボモーター
図11-7-2-1.LEGO四脚ロボット(8サーボ型)の組み立てに必要なLEGOブロックとサーボモーター

LEGOブロックのパーツリストです。

表11-7-2-1.パーツリスト
エレメントID パーツ名(カラー) 個数
4111996 リフトアーム 1x11.5 ダブルベント(イエロー) 8
4539880 リフトアーム 5x7 オープンセンター(グレー) 2
4141811 リフトアーム 1x4 - 薄型(レッド) 16
6030286 リフトアーム 1x5 - 薄型 十字穴(ブラック) 16
4206482 軸 - コネクターペグ(ブルー) 16
4512363 軸コネクター(ブラック) 16
4211483 1/2 コネクターペグ スタッド(グレー) 16
4121715 コネクターペグ 滑り止め(ブラック) 13
4142865 2M 十字軸 15mm(レッド) 8
6013938 ピン 3/4(タン) 4
4666579 軸 - コネクターペグ(タン) 8
370526 4M 十字軸 31mm(ブラック) 4
370626 6M 十字軸 47mm(ブラック) 4
370026 ブロック 1x2 - ピン穴1(ブラック) 2
370226 ブロック 1x8 - ピン穴7(ブラック) 8
273026 ブロック 1x10 - ピン穴9(ブラック) 4
4495935 リフトアーム 1x7(ブラック) 2
4144025 枠ブロック 4x6(ブラック) 1
346026 プレート 1x8(ブラック) 2
302426 プレート 1x1(ブラック) 4
302026 プレート 2x4(ブラック) 2
416226 タイル 1x8(ブラック) 4
4558170 タイル 1x3(ブラック) 4
306826 タイル 2x2(ブラック) 2

11-7-3.組み立て手順

シャーシの組み立て

第一関節となるサーボモーターを固定、および拡張ボードを取り付けるためのシャーシを組み立てます。まず、サーボモーター2個を固定して、第一関節部を組み立てます。

図11-7-3-1.シャーシの組み立て(1)
図11-7-3-1.シャーシの組み立て(1)
図11-7-3-2.シャーシの組み立て(2)
図11-7-3-2.シャーシの組み立て(2)
図11-7-3-3.シャーシの組み立て(3)
図11-7-3-3.シャーシの組み立て(3)
図11-7-3-4.シャーシの組み立て(4)
図11-7-3-4.シャーシの組み立て(4)
図11-7-3-5.シャーシの組み立て(5)
図11-7-3-5.シャーシの組み立て(5)
図11-7-3-6.シャーシの組み立て(6)
図11-7-3-6.シャーシの組み立て(6)

次に、拡張ボードの取り付け部を組み立てます。

図11-7-3-7.シャーシの組み立て(7)
図11-7-3-7.シャーシの組み立て(7)
図11-7-3-8.シャーシの組み立て(8)
図11-7-3-8.シャーシの組み立て(8)
図11-7-3-9.シャーシの組み立て(9)
図11-7-3-9.シャーシの組み立て(9)

第一関節部と拡張ボードの取り付け部を組み合わせます。

図11-7-3-10.シャーシの組み立て(10)
図11-7-3-10.シャーシの組み立て(10)
図11-7-3-11.シャーシの組み立て(11)
図11-7-3-11.シャーシの組み立て(11)

同じものをもう一つ組み立てて、図のように組み合わせます。

図11-7-3-12.シャーシの組み立て(12)
図11-7-3-12.シャーシの組み立て(12)

補強のブロックを、底面に取り付けます。

図11-7-3-13.シャーシの組み立て(13)
図11-7-3-13.シャーシの組み立て(13)
図11-7-3-14.シャーシの組み立て(14)
図11-7-3-14.シャーシの組み立て(14)

シャーシの完成です。

図11-7-3-15.シャーシの組み立て(15)
図11-7-3-15.シャーシの組み立て(15)

脚(タイプL)の組み立て

第二関節となるサーボモーターを中心に、脚を組み立てます。脚には、サーボモーターの向きが異なるタイプLとタイプRの2種類があります。まず、タイプLの脚を組み立てます。

図11-7-3-16.脚(タイプL)の組み立て(1)
図11-7-3-16.脚(タイプL)の組み立て(1)
図11-7-3-17.脚(タイプL)の組み立て(2)
図11-7-3-17.脚(タイプL)の組み立て(2)
図11-7-3-18.脚(タイプL)の組み立て(3)
図11-7-3-18.脚(タイプL)の組み立て(3)
図11-7-3-19.脚(タイプL)の組み立て(4)
図11-7-3-19.脚(タイプL)の組み立て(4)

脚(タイプR)の組み立て

次に、タイプRの脚を組み立てます。

図11-7-3-20.脚(タイプR)の組み立て(1)
図11-7-3-20.脚(タイプR)の組み立て(1)
図11-7-3-21.脚(タイプR)の組み立て(2)
図11-7-3-21.脚(タイプR)の組み立て(2)
図11-7-3-22.脚(タイプR)の組み立て(3)
図11-7-3-22.脚(タイプR)の組み立て(3)
図11-7-3-23.脚(タイプR)の組み立て(4)
図11-7-3-23.脚(タイプR)の組み立て(4)

脚の取り付け

タイプL・タイプRの脚を、二組ずつ組み立てて、第二関節のサーボモーターの出力軸(白い十字軸)が外側へ向くように取り付けます。

図11-7-3-24.脚の取り付け
図11-7-3-24.脚の取り付け

完成したLEGO四脚ロボット(8サーボ型)

完成したLEGO四脚ロボット(8サーボ型)です。

図11-7-3-25.完成したLEGO四脚ロボット
図11-7-3-25.完成したLEGO四脚ロボット

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